某城市污水处理厂工艺设计.doc

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1、环境工程课程设计水污染控制工程课程设计课程题目：某城市污水处理厂工艺设计班 级：环 工0501姓 名： 学 号： 指导教师：日 期：2009年10月29日29目录第一章 总论11.1处理水量的设计规模11.2进水水质与处理目标的确定11.3气象与水文资料11.4厂区地形1第二章 污水处理工艺流程说明22.1城市污水处理厂工艺流程方案的提出22.2方案的确定2第三章 污水处理构筑物设计33.1.1设计参数33.2.2设计计算33.2平流沉砂池63.2.1设计参数63.2.2设计计算63.3平流式初沉池83.3.1设计参数93.3.2设计计算93.4曝气池133.4.1设计参数133.4.2设计计

2、算133.5二沉池173.5.1设计说明183.5.2设计参数183.5.3设计计算18第四章 主要设备说明21第五章 污水厂总体布置22第六章 人员编制27第七章 设计总结及体会28参考文献29第一章 总论1.1处理水量的设计规模污水处理厂的日进水量为12万。故最大设计流量 1.2进水水质与处理目标的确定表1-1 进水水质与处理标准进水水质（mg/L）处理标准(mg/L)去除率(%)COD4006085BOD1702088SS27030881.3气象与水文资料 风向:多年主导风向为西南风 气温:年平均温度为4.6，最热月平均为26.5；极端气温，最高为33，最低为-40，最大冻土深度为1.9

3、m 水文：降水量多年平均为每年639.9mm,蒸发量多年平均为每年1210mm 地下水位，地面下5-6m 1.4厂区地形 污水厂选址在185-192m之间，平均地面标高为187.5m。平均地面坡度为0.3%-0.5%，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m,南北长280m。第二章 污水处理工艺流程说明2.1城市污水处理厂工艺流程方案的提出由上述计算，该设计在水质处理中要求达到如下表的处理效果。即要求处理工艺能有效地去除BOD5 、COD、SS污水可生化性好，可采用活性污泥法处理。2.2方案的确定传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，时早起开始使用并一直沿用至今的运行方式。有机污染物在

4、曝气池内的降解，经历了第一阶段和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期。传统活性污泥法对污水处理的效果极好，BOD的去除率可达到90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。2.3工艺流程初沉池沉砂池中格栅泵曝气池二沉池进水出水泵第三章 污水处理构筑物设计3.1格栅3.3.1设计参数过栅流速，栅条间隙宽度格栅安装倾角，栅条宽度，栅前渠道超高进水渠道渐宽部分展开角 3.3.2设计计算1、栅槽宽度B=S(n-1)+enn=46根n:格栅间隙数 S：栅条宽度=0.01B=0.01(43-1)+0.02146=1.42m因此

5、采用栅槽宽度为1.5m的平面格栅2、进水渠道渐宽部分的长度 设进水粱道内的宽B1=0.65m，其渐宽部分开角度1=20,进水渠道内的流速为0.97m/sl1 =B1- B22tg 20。=0.62m B1：进水渠道宽度，m1：进水渠展开角，一般用20度 3、栅槽与出水粱道连接处的渐宽部分长度 l2=l12=0.622=0.31m4、过栅水头损失： h1=kh0h0= =h1=0.149mh1：过栅水头损失，mh0：计算水头损失，mg：重力加速度，9.81m/s2k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3:阻力系数，与栅条断面形状有关，本设计采用矩形断面，=2.42。为避免造成栅

6、前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。5、栅后槽总高度：设栅前廊道超高h2 =0.3mH=h+h1+h2H=0.9+0.0.149+0.3=1.349 mh2:栅前渠道超高,m,一般用0.3m.6、栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tgaH1=h+h2=0.9+0.3=1.2L=0.62+0.310.5+1.2/1.732=2.12m若进水渠宽L：栅槽总长度，mH1栅前槽高，ml1：进水渠道渐宽部分长度，ml2：栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度，m3、 每日栅渣量计算：W=m3/d0.2 m3/d采用机械清渣。3.2平流沉砂池3.2.1设计参数最大水平流速，最小流速；最大流量时水力停

7、留时间；设计有效水深；城市污水沉砂量；清除沉砂周期；斗壁倾角；沉砂池超高；池底坡度为0.013.2.2设计计算 采用4个平流沉砂池 Qmax=K2Q42436=1.21200004243600=0.42m3/s1、 长度L 设v=0.3m/s 水力停留时间为50sL=vt=15mV-最大设计流量时的流速 m/st-最大设计流量是的流行时间 s2、 水流断面积AA=QmaxV=0.420.3=1.4m2Qmax-最大设计流量m3/s3、 池总宽度 设n=2格,每格宽度b=0.7mB=nb=2*0.7=1.4m4、 有效水深 h2=AB=1.41.4=1m不大于1.2m5、 沉砂室所需容积设T=2

8、d,沉砂量X=50m3/106m3 V= X-城市污水沉砂量m3/106m3 T-清除沉砂间隔时间d Kz-污水流量总变化系数6、 每个沉砂斗容积设每个分格有2个沉砂斗,共有4个沉砂斗,则7、 沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角55。斗宽=0.35,沉砂斗上口宽沉砂斗容积 8、 沉砂室高度 采用重力排砂,设池底坡度为0.01,坡向砂斗,沉砂室含两个部分:一部分为沉砂斗,另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分,沉砂室的宽度为 宽度为2(l2+a)+0.2=2(5.9+1)+0.2=14m 9、 池总高度 设超高h1=0.3m H=h1+h2+h3=0.3+1+0.409=1

9、.709m10、 验算最小流速 在最小流速时，只用1格工作 3.3平流式初沉池平流式沉淀池见图，由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。流入装置由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成，起均匀布水与消能作用。挡流板入水深不小于0.25m，水面以上0.150.2m，距流入槽0.5m。流出装置由流出槽与挡板组成。流出槽设自由溢流堰，溢流堰严格水平，既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。为此溢流堰厂采用锯齿形堰，溢流堰最大负荷不宜大于2.9L/(ms)，为了减少负荷、改善出水水质，溢流堰可采用多槽沿程布置，如需阻挡浮渣随水流走，流出堰可用潜孔出流。出流挡板入水深0.30.4m，

10、距溢流堰0.250.5m。3.3.1设计参数 表面水利负荷q，设计选用2m3/(m2h), 污水沉淀时间，设计选为1.8h, 每座宽度,一般用510m,最大设计流速选4m/s,静压排泥时贮泥时间为2d,机械排刮泥，静压排泥。3.3.2设计计算1、沉淀区有效水深h2h2=qt=21.5=3m式中h2：有效水深2、 池子总面积设表面水利负荷q，设计选用2m3/(m2h)t：污水沉淀时间，设计选为1.8h 沉淀区有效水深一般用2.04.0m，本设计符合要求，超高为0.3m3、 沉淀部分有效容积V=Qmaxt3600=0.691.53600=3726m34、沉淀区池长度LL=3.6vt=3.641.5

11、=26mV:最大设计流量时的水平流速,mm/s,一般不大于5,本设计采用4。5、沉淀区总宽度BB=A/L=6、沉淀池座数采用10座沉淀池,则每个沉淀池宽度为n：沉淀池座数或分格数b:每座宽度,一般用510m7、校核L/B=26/4.8=5.4 4L/h2=26/3=8.7 8设计合格8、污泥部分需要的总容积按 设T=2d污泥量为25g/(人d),污泥含水率95% 每人每日污泥量 S:每人每日产生的污泥量,取为0.5L/(pd)N:设计人口数T:两次排泥的时间间隔,设计采用机械排泥的方法.9、每格池污泥所需容积 10、污泥斗容积(用棱台体积公式) V1=f1:污泥斗上口面积f2:污泥斗下底面积，

12、设下口长为0.5h4:污泥斗高度本设计的f1=4.84.8=23.04 f2=0.50.5=0.25,污泥斗倾角为60度,h4=(4.8-0.5)/21.732=3.72mV1=11、污泥斗以上梯形部分污泥容积梯形高度 设池子超高h1=0.3m =(26+0.3-4.8)0.01=0.215mw L1=L+0.3+0.5=26.8m L2=4.8m 12、污泥斗和梯形部分污泥容积 V1+V2=31.8+16.3+58.125m313、沉淀池总高度 H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+2.25=6.05mH:总高度h1:超高,采用0.3mh2:沉淀区高度h3:缓冲区高度,当无刮泥机时

13、取0.5m，又刮泥机时缓冲层的上缘应高出刮板0.3m；一般采用机械排泥，排泥机械的行进速度为0.31.2m/min。h4：污泥区高度，根据污泥量,池底坡度,污泥斗几何高度及是否采用刮泥机决定。机械刮泥时，纵坡为零，污泥斗倾角为60度3.4曝气池3.4.1设计参数 传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgMLSSd),取超高0.5m3.4.2设计计算 1、水处理程度的计算 原污水的BOD值为170mg/l,经初沉池后BOD按降25%考虑 BOD5值Sa=170(1-25%)=127.5mg/L 处理水中溶解性BOD5=7.1baCe 去Ce=25mg/L b=0.

14、09 Xa=0.4 =7.10.09250.4=6.396.4 处理水中溶解性BOD5=20-6.4=13.6mg/L 处理效率=90% 2、BOD-污泥负荷率的确定设污泥负荷率为0.3kgBOD5/（(kgMLSSd),为稳妥，加以校核K2 在0.01680.281之间，所以去取K2为0.245计算结果正确，所以Ns取0.3是适宜的4、 混合液污泥浓度（X）根据已定的N查表，相应的SVI值为100150，取值120计算确定混合液污泥浓度值设，R=50% 5、 确定曝气池容积Sa=127.5mg/L Q=120000m3/d6、 确定曝气池各部位尺寸设4组曝气池，每组容积为取池深H=4.2m,

15、则每组曝气池的面积为取池宽6m，B/h=1.42 介于1-2之间，符合规定，扩散装置可设在廊道的一侧池长，符合规定L（5-10）B设三廊道式曝气池m，介于50-70之间，合理设超高为0.5m,则池总高H=0.5+h=0.5+4.2=4.7m7、 剩余污泥计算污泥增值系数a=0.5 Sr=Sa-Sb=127.5-13.6=113.9mg/LXv=fX=0.83.3=2.64干污泥量湿污泥量 8、 供气量的计算本设计采用鼓风曝气（1）、平均时需氧量的计算 查表得a=0.5,b=0.15 =12570kg/d=523.75kg/h （2）、最大时需氧量的计算 K=1.2（3）每日去除的BOD5的需氧

16、量 （4）去除每kgBOD的需氧量 在0.81.1之间，符合要求（5）最大时需氧量与平均时需氧量之比 9、 供气量的计算 采用网状膜型中 微孔空气扩散器，敷设与距池底0.2m处，淹没水深4m，计算湿度为30查表得，水中溶解氧饱和度Cs20=9.17mg/L Cs30=7.63mg/L(1) 空气扩散器出口处的绝对压力Pb （2）空气离开曝气池面时，氧的百分比 EA空气扩散器的氧转移效率对网状膜型中微孔空气扩散器取12% （3）曝气池混合液中平均氧饱和度，按最不利温度条件考虑 （4）换算为在20。C条件下，脱氧清水的充氧量 取值=0.82，=0.95 C=2.0，=1.0 相应的最大时需氧量为

17、（5）曝气池平均时供气量 (6) 曝气池最大时供气量 （7）去除每kgBOD5的供气量 （8）每m3污水的供气量 10、 空气管系统计算布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共 3跟干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管，全曝气池共设30条配气竖管(1) 每根竖管的供气量为 (2) 曝气池平面面积为51.18612=3685m2(3) 每个空气扩散器的服务面积按0.49m2记，则所需空气扩散器的总数为为安全计，本设计采用 7530个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为每个空气扩散器的配气量为 10、空压机的选定 空气扩但装置的安装在距离曝气池底0.2m处，因此

18、，空压机所需压力 为 P=（4.2-0.2+1.0）9.8=49KP 空压机供气量 平均时：24000+24083=48083m3/h 最大时：24000+21833=45833m3/h3.5二沉池3.5.1设计说明 二次沉淀池是接受配水井的混合液使其达到泥水分离，主要是维持前面生化处理所产生的废水水质，排除剩余污泥和回流污泥,对于大规模的城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等）、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用辐流式二沉池。该污水处理厂设计采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池，采用机械刮泥机。

19、3.5.2设计参数设计2组二沉池，每组设计流量；水力表面负荷；沉淀时间保护高；缓冲层高；3.5.3设计计算（一）二沉池主要尺寸1、 沉淀池表面积和池径 2、 单池面积 3、 池直径 ，取4、实际水面面积 5、 沉淀部分有效水深，设停留时间T=3h 6、 沉淀部分有效容积 7、 沉淀池底坡落差取池底坡度i=0.058、 沉淀池周边有效水深 -缓冲层高度取0.5 -刮泥板高度取0.59、沉淀池总高度 11、沉淀池池边高度 12、径深比 （符合要求） 第四章 主要设备说明 4.1格栅采用平面型、倾斜安装机械格栅。因为城市排水系统为暗管系统，且有中途泵站，仅在泵前格栅间设计中格栅，共设计2个格栅，格栅

20、过栅流速为0.9m/s,栅条宽度为0.01m,进水渠道渐宽部分的长度为0.62m，槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度0.31m，栅后槽总高1.394m，栅槽总长度为2.12m,每日栅渣量3.47m3/d,采用机械除渣。4.2沉砂池 采用平流式沉砂池，水力停留时间为50s,贮砂时间为2d，采用重力排砂，设计4个平流沉砂池，有效水深为1m，每个有两个砂斗，贮砂斗不宜过深，沉砂斗容积为0.204m3，池总高度为1.79m。4.3初沉池 采用平流式沉砂池，除原污水外，还有浓缩池、消化池及脱水房上清液流入，表面水利负荷q，设计选用2m3/(m2h), 污水沉淀时间，设计选为1.8h, 沉淀部分有效水深为3

21、m，池子个数为10个,静压排泥时贮泥时间为2d,污泥量为25g/(人d)，污泥含水率为95%，每个污泥池所需容积为25m3，污泥斗容积为31.8m3,污泥斗以上梯形部分容积为16.3m3，池子总高为7.735m3机械排刮泥，静压排泥。4.4曝气池 传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。污泥负荷率为0.3kgBOD5/（(kgMLSSd),池深4.2m，每组曝气池面积为919.92m2，三廊道式，每组廊道51.58m，采用推流式鼓风曝气，平均时需氧量523.75kg/h，最大时需氧量577.5kg/h，每日去除BOD值为12900，去除每千克BOD的需氧量，空气扩散器出口处的绝对压力为1.40510

22、5Pa，曝气池平均时供气量21833m3/h,曝气池最大时供气量24083m3/h，去除每千克BOD5的供气量为40.62m3空气/kgBOD，每m3污水的供气量4.37m3空气/m3污水，本系统采用的空气总量为48083m3/h,全曝气池共设30条配气竖管，每根竖管的供气量为802.77m3/h，所需空气扩散器的总数为7530个，每个竖管上安设的空气扩散器个数为251个，每个空气扩散器的配气量为3.20m3/h,空压机所需压力为49KPa,空压机最大时供气量为48083m3/h，空压机平均时供气量为45833m3/h。4.5二沉池选用中心进水，周边出水的 辅流式二沉池，设计2组二沉池，每组设

23、计流量；水力表面负荷；沉淀时间保护高；缓冲层高；池直径48m，沉淀部分有效水深4.2m，沉淀池底坡落差1.1m沉淀池周边有效水深为5.2m沉淀池总高度为6.6m。第五章污水厂总体布置5.1.主要建筑物与附属建筑物5.1.1构筑物的布置各处理单元构筑物的平面布置。处理构筑物是污水处理厂的主体建筑，在作平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件确定它们在厂区内平面的位置，应作如下考虑：1 .贯通连接各处理构筑物之间的管渠，应便捷，直通，避免迂回曲折；2 .土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤；3 .在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般间距可取5

24、-1 0米；4，各处理构筑物在平面布置上，应考虑尽量紧凑；5，污泥处理系统在下风向、生活区在上风向。5.1.2附属构筑物的平面布置辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定变电间设在泵房附近；化验室远离污泥堆场，以保证良好的工作环境；办公室、会议室与处理构筑物保持合适距离， 并位于主导风向的上风向。厂区内道路的规划。 厂区内设置环状道路，方便运输，路边种植树木，美化环境。设有使工作人员方便的巡视各处理构筑物的道路。主干道8m；次干道4m；人行道2m。5.2污水厂平面布置在该污水厂的设计中，将各构筑物按一字型排列，布置紧凑，流线清楚。1）从大门进去为车库、食堂、办公楼，形成入口的生活活动区，该区

25、位于主导风向的上风向，距离格栅、厌氧池较远并且加强绿化，所以该区为生活区环境较好。2）污泥区和污水区之间由一条主要道路分开。3）设有后门，生产过程中产生的栅渣、泥饼等由后门运走，避免影响大门处生活区的环境清洁。4）在近远期构筑物之间有一条八米宽的道路。5）厂区内道路设计考虑工作人员可以顺利地到达任一处。5.3污水厂高程布置5.3.1处理构筑物的水头损失 表15.3.2该厂设计流量如下：近期 远期 5.3.3水头损失计算表管渠水力计算表见表2 表2水管渠水力计算表管渠及构筑物名称设计流量(L/s)管渠设计参数水头损失(m)尺寸D(mm)或B*H(m)h/D水深h(m)i/1000流速V(m/s)

26、长度L(m)沿程局部合计出水口至计量槽333415000.81.20.6412.0830001.92 0.061.98 计量槽至集水井162515000.81.20.6411.071900.12 0.120.24 集水井至二沉池166710000.80.81.3942.7514.10.02 0.060.08 二沉池至集水井166710000.80.81.3942.7546.50.06 0.10.16 集水井至曝气池166713500.81.081.1251.8738.20.04 0.20.24 曝气池至初沉池83310000.80.81.3942.0853.20.07 0.20.27 初沉池至

27、集水井83310000.80.81.3942.7526.50.04 0.060.10 集水井至沉砂池83315000.81.20.6412.0853.80.03 0.160.19 5.3.4污水处理厂的设计地面高程为187.8m 5.3.5 构筑物及管渠水面标高计算表 构筑物及管渠水面标高计算表见表3表3序号管渠及构筑物名称水面上游标高(m)地面标高(m)1加氯消毒间188.44187.52集水井至二沉池189.31187.53二沉池189.65187.54二沉池至集水井189.86187.55集水井至曝气池190.32187.56曝气池190.87187.57曝气池至初沉池190.65187

28、.58初沉池191.32187.59初沉池至集水井192.64187.510集水井至沉砂池192.98187.511沉砂池193.07187.512格栅195.38187.5 第六章 人员编制在保证污水处理厂的正常运行， 该污水处理厂采用三班制工作。同时本着节约成本和高效人员的的原则，使人员的安排合理化，现将人员在不同工作岗位的数量定位如下，参照设计规划并结合实际，污水处理厂全厂定员35人，其中生产人员17人，组织机构及人员编制，占51.4，辅助生产人员10人，占28.6 ，生产管理人员7人，占20。人员编制情况见表表4-1 人员编制表分类部门及岗位人数生产管理厂长室1总工程师室1办公室及行政

29、财务科1技术科及档案室1人事劳资保卫科1合计5生产班组中格栅、泵房2沉砂池及沉淀池1曝气池1中控室1化验室1脱水机房1配电室1合计8辅助维修班2环卫绿化1生产车队2合计5合计18第七章 设计总结及体会此次设计，虽然还有很多不足之处但相对以前的设计是大大的提高。此次设计用时两周，综合利用了我们前三年所学的专业知识及大量计算机知识，也是我们利用所学的知识来解决具体问题的应用过程；同时，在设计中查阅大量相关资料，而对这些知识的融会贯通更能提高一个人的实际应用能力。这次设计从开始的收集资料，到画图和写说明书，没每一步我都做到了一丝不苟，因为这些是我们在老师的指导下把大学期间所学到的所有专业知识（包括一

30、些计算机知识）应用到实际中的唯一难得的一次机会,并且对于我即将踏入社会来说是一次难得的锻炼。在这次设计中，我查阅了大量相关的资料，在设计过程中碰到了许多问题，然而在老师和同学的帮助下，终于一个个的克服了。并圆满完成了此次课程设计。经过这次设计，我学到了许多以前没有学到过的知识，对自己也有一个比较清楚的了解。首先，这次设计使我曾学过的专业知识（机械制图、CAD制图、水处理工程等）得到了进一步的巩固提高和完善。其次，这次设计使我知道有扎实的专业知识非常重要，并要有耐心和坚强的毅力，才能完成一次比较完善的设计，才能不断提高自身的能力，才能更好的适应发展迅速的现代社会。最后，这次设计也暴露了我以往学习

31、中的许多不足之处， 在以后的工作和学习中，我将努力完善自己，争取掌握更多有用的知识，进一步的提高自身的综合素质，以便更好的为社会贡献自己的一份力量。此次设计只是我们步入社会的一个过渡。它不应该是结束，而是刚刚开始，它还要求我们去不断的学习，不断的提高自己。充分掌握了所需要的知识， 我们才有可能最大程度的发挥自己的能力与特长，在社会竞争中站稳脚跟。总之，本次设计给我们的不仅是一座水处理厂的设计，而是让我们知道要完成一次工程设计，首先必须有扎实的专业知识，有解决问题的能力，有耐心和改正错误的勇气，还须有良好的团队协作意识。对于将来我充满了希望。很感谢郭院长在设计过程中所给予的指导和帮助参考文献1、张自杰 排水工程（下册） 中国建筑工业出版社2、给排水手册（第五册）城镇排水 中国建筑工业出版社3、张大群 污水处理机械设备设计与应用 化学工业出版社4、高俊发，王设平 污水处理厂工艺设计手册 化学工业出版社5、王国华，任鹤云 工业废水处理工程设计与实例 化学工业出版社6、张辰 污泥处理技术与工程实例 化学工业出版社7、曾光明 袁兴中 李彩亭 环境工程设计与运行案例 化学工业出版社8、黄江丽 城市污水处理厂设计与运行管理 吉林科学技术出版社